DE102014208817A1

DE102014208817A1 - Rotor system for recovery in the exhaust air of ventilation systems contained heat energy and method for influencing the speed of the rotor unit of such a rotor system

Info

Publication number: DE102014208817A1
Application number: DE102014208817.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-26

Abstract

Regeneratives Rotorsystem zur Rückgewinnung in der Fortluft lufttechnischer Anlagen enthaltener Wärmeenergie, mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotoreinheit zum Durchströmen von mindestens zwei Luftströmen, vorzugsweise im Gegenstrom, aufgrund eines Druckgefälles, wobei eine Wärmeübertragung von dem einen Luftstrom auf die Rotorspeichermasse und von der Rotorspeichermasse auf den anderen Luftstrom stattfindet, während die Rotoreinheit dreht und wobei der eine Luftstrom von einer Seite in das Gehäuse hinein und durch die Rotorspeichermasse hindurch auf der gegenüberliegenden Seite aus dem Gehäuse heraus strömt, ist dadurch gekennzeichnet, dass bei verändertem Luftvolumenstrom zur Realisierung einer größtmöglichen Rückwärmzahl die Drehzahl des Rotors verändert wird, bis die Wärmespeicherkapazität der Rotoreinheit wieder in demjenigen Verhältnis zur Wärmespeicherkapazität des durchströmenden Luftvolumens liegt, bei der die maximal mögliche Rückwärmzahl vor der Veränderung des Luftvolumenstroms erreicht war. Des Weiteren ist ein Verfahren zur Beeinflussung der Drehzahl der Rotoreinheit eines regenerativen Rotorsystems zur Rückgewinnung in der Fortluft lufttechnischer Anlagen enthaltener Wärmeenergie beansprucht.Regenerative rotor system for recovery in the exhaust air of ventilation systems contained heat energy, comprising a housing and a rotatably mounted in the housing rotor unit for flowing at least two air streams, preferably in countercurrent, due to a pressure gradient, wherein a heat transfer from the one air stream to the rotor storage mass and the rotor storage mass takes place on the other air flow, while the rotor unit rotates and wherein the one air flow flows from one side into the housing and through the rotor storage mass on the opposite side out of the housing, is characterized in that with a changed air volume flow for the realization of a the maximum number of heat recovery, the speed of the rotor is changed until the heat storage capacity of the rotor unit is again in the ratio to the heat storage capacity of the air volume flowing through, in which the maximum mö was reached before the change in the air flow rate. Furthermore, a method for influencing the rotational speed of the rotor unit of a regenerative rotor system for recovering in the exhaust air of ventilation systems contained thermal energy is claimed.

Description

Die Erfindung betrifft ein regeneratives Rotorsystem zur Rückgewinnung in der Fortluft lufttechnischer Anlagen enthaltener Wärmeenergie, mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotoreinheit zum Durchströmen von mindestens zwei Luftströmen, vorzugsweise im Gegenstrom, aufgrund eines Druckgefälles, wobei eine Wärmeübertragung von dem einen Luftstrom auf die Rotorspeichermasse und von der Rotorspeichermasse auf den anderen Luftstrom stattfindet, während die Rotoreinheit dreht und wobei der eine Luftstrom von einer Seite in das Gehäuse hinein und durch die Rotorspeichermasse hindurch auf der gegenüberliegenden Seite aus dem Gehäuse heraus strömt. The invention relates to a regenerative rotor system for recovering heat energy contained in the exhaust air ventilation systems, comprising a housing and a rotatably mounted in the housing rotor unit for flowing at least two air streams, preferably in countercurrent, due to a pressure gradient, wherein a heat transfer from the one air flow the rotor storage mass and from the rotor storage mass to the other air flow takes place while the rotor unit is rotating and wherein the one airflow flows from one side into the housing and out through the rotor storage mass on the opposite side out of the housing.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beeinflussung der Drehzahl der Rotoreinheit eines solchen regenerativen Rotorsystems. Furthermore, the invention relates to a method for influencing the rotational speed of the rotor unit of such a regenerative rotor system.

Rotorsysteme der gattungsbildenden Art sind aus der Praxis hinlänglich bekannt. Lediglich beispielhaft sei dazu auf die DE 10 2009 030 532 B4 verwiesen. Rotor systems of the generic type are well known in practice. Only by way of example on the DE 10 2009 030 532 B4 directed.

Rotorsysteme der gattungsbildenden Art umfassen regelmäßig eine antreibbare Rotorkomponente, die im Wesentlichen aus einer Rotorspeichermasse für Wärmeenergie gebildet ist. Die Rotorkomponente ist drehbar in einem Gehäuse gelagert, wobei auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses, nämlich auf einer Zuluftseite und einer Abluftseite, jeweils mindestens zwei Strömungsanschlüsse, ausgebildet sind. Zwischen der Zuluftseite und der Abluftseite, d.h. zwischen den regelmäßig einander gegenüber angeordneten Strömungsanschlüssen besteht ein Druckgefälle, welches beispielsweise durch Ventilatoren einer Lüftungsanlage erzeugt wird. Aufgrund des Druckgefälles werden mindestens zwei Luftströme im Gegenstrom durch die Rotorspeichermasse geleitet. Rotor systems of the generic type regularly comprise a drivable rotor component, which is essentially formed from a rotor storage mass for thermal energy. The rotor component is rotatably mounted in a housing, wherein in each case at least two flow connections are formed on two opposite sides of the housing, namely on a supply air side and an exhaust air side. Between the supply side and the exhaust side, i. there is a pressure gradient, which is generated for example by fans of a ventilation system between the regularly arranged opposite flow ports. Due to the pressure gradient at least two air streams are passed in countercurrent through the rotor storage mass.

Bei dem Rotorsystem der gattungsbildenden Art handelt es sich um einen sogenannten regenerativen Rotationswärmetauscher. Zur Rückgewinnung der Wärmeenergie der Fortluft einer lufttechnischen Anlage wird die Fortluft über Strömungsanschlüsse durch einen Teilbereich des Gehäuses und der Rotorspeichermasse geleitet. Die Fortluft gibt dabei einen Teil ihrer Wärmeenergie an die Rotorspeichermasse ab. Gleichzeitig wird die Zuluft im Gegenstrom durch einen anderen Teil des Gehäuses und der Rotorspeichermasse geleitet. Da sich die Rotorspeichermasse innerhalb des Gehäuses kontinuierlich dreht, wird sie abwechselnd in entgegengesetzter Richtung von Fortluft und Zuluft durchströmt. Dabei findet eine Wärmeübertragung zwischen der Fortluft auf die Rotorspeichermasse und von der Rotorspeichermasse auf die Zuluft statt. Je nach Temperaturgefälle zwischen Fortluft und Zuluft sind solche Rotorsysteme auch für den Kühlbetrieb geeignet. The rotor system of the generic type is a so-called regenerative rotary heat exchanger. To recover the heat energy of the exhaust air of a ventilation system, the exhaust air is passed through flow ports through a portion of the housing and the rotor storage mass. The exhaust air gives off some of its heat energy to the rotor storage mass. At the same time the supply air is passed in countercurrent through another part of the housing and the rotor storage mass. Since the rotor storage mass continuously rotates within the housing, it is alternately flowed through in the opposite direction of exhaust air and supply air. In this case, there is a heat transfer between the exhaust air to the rotor storage mass and from the rotor storage mass to the supply air instead. Depending on the temperature gradient between exhaust air and supply air, such rotor systems are also suitable for cooling operation.

Gemäß DE 29 35 695 A1 dient eine Rotationsaustauschvorrichtung zur Übertragung von thermischer Energie (ggf. auch latente Wärme) zwischen zwei voneinander getrennten Gasströmen. Eine Rotorkomponente besteht aus einer gasdurchlässigen Matrix. Diese Matrix ist als Rotorspeichermasse zu verstehen, da sie in der Lage ist, thermische Energie zu absorbieren und entsprechend auch wieder abzugeben. Der Rotor ist innerhalb eines Gehäuses drehbar gelagert, wobei das Gehäuse eine Zuluftkanal und einen Abluftkanal aufweist. Beide Kanäle sind zueinander benachbart. Innerhalb der Kanäle ist jeweils ein Gebläse zur Erzeugung eines Gasstroms entlang eines Druckgefälles angeordnet. Entsprechend dieser Anordnung ist der Rotor zwischen dem Zuluft- und dem Abluftkanal gelagert. Der Rotor wird während seiner Drehbewegung gegenläufig durchströmt. Dabei wird thermische Energie zwischen den beiden Gasströmen – Zuluft und Abluft – übertragen. According to DE 29 35 695 A1 serves a rotation exchange device for transmitting thermal energy (possibly also latent heat) between two separate gas streams. A rotor component consists of a gas-permeable matrix. This matrix is to be understood as a rotor storage mass, since it is able to absorb thermal energy and to release it accordingly. The rotor is rotatably mounted within a housing, wherein the housing has a supply air duct and an exhaust duct. Both channels are adjacent to each other. Within the channels, a fan for generating a gas flow along a pressure gradient is arranged in each case. According to this arrangement, the rotor is mounted between the Zuluft- and the exhaust duct. The rotor is traversed in opposite directions during its rotation. This thermal energy between the two gas streams - supply air and exhaust air - transferred.

Der Rotor bzw. die Rotorspeichermasse besteht üblicherweise aus einem chemisch inaktiven, gut wärmeleitenden, eine große Wärmespeicherkapazität aufweisenden Material, beispielsweise aus Aluminium, handelt. Der Rotor bzw. die Rotorspeichermasse sollte einen geringen Strömungswiderstand haben. Dabei kann es sich auch um eine entsprechende Beschichtung eines Trägermaterials handeln. The rotor or the rotor storage mass usually consists of a chemically inactive, good thermal conductivity, a large heat storage capacity having material, for example, aluminum, is. The rotor or the rotor storage mass should have a low flow resistance. This can also be a corresponding coating of a carrier material.

Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn der Rotor bzw. die Rotorspeichermasse eine möglichst große Wärmeaustauschfläche auf kleinstem Raum hat. Dies lässt sich beispielsweise durch eine gewellte Anordnung aus Aluminiumblech erreichen. Das gewellte Aluminiumblech ist zu einer zylindrischen Rotorspeichermasse aufgewickelt. Die parallel verlaufenden Lufteintrittskanten der Anströmflächen verringern die beim Lufteintritt auftretenden Turbolenzen, so dass sich nach dem Einströmen eine stabile laminare Luftströmung innerhalb der Strömungskanäle ausgebildet. Furthermore, it is advantageous if the rotor or the rotor storage mass has the largest possible heat exchange surface in the smallest space. This can be achieved, for example, by a corrugated arrangement of aluminum sheet. The corrugated aluminum sheet is wound into a cylindrical rotor storage mass. The parallel air inlet edges of the flow surfaces reduce the turbulence occurring at the air inlet, so that formed after flowing a stable laminar air flow within the flow channels.

Bei den bekannten Rotorsystemen wird regelmäßig mit einer aus der Erfahrung resultierenden Drehzahl des Rotors gearbeitet, beispielsweise mit 10 Umdrehungen pro Minute. Für die Förderleistung und Drehung der Rotoren sind regelmäßig die Ventilatoren zur Erzeugung des Druckgefälles verantwortlich. Eine Optimierung der Wärmerückgewinnung bzw. Rückwärmzahl durch bewusste Beeinflussung der Drehzahl des Rotors wird nicht vorgenommen. Entsprechend wird die gesamte Masse des Rotors, insbesondere im zentralen Bereich, nicht bzw. nicht vollständig oder nicht immer zum Wärmetausch genutzt. In the known rotor systems is regularly worked with a resulting from experience speed of the rotor, for example, at 10 revolutions per minute. For the capacity and rotation of the rotors are regularly responsible for the generation of the pressure gradient fans. An optimization of the heat recovery or heat recovery coefficient by deliberately influencing the speed of the rotor is not made. Accordingly, the entire mass of the rotor, especially in the central region, not or not completely or not always used for heat exchange.

Die Rückwärmzahl eines solchen gattungsbildenden Rotorsystems ergibt sich aus mehreren Parametern, nämlich ganz überwiegend aus der Speichermassengeometrie, der Speichermassenoberfläche, der Rotordrehzahl und der anströmenden Geschwindigkeit. Die Rotordrehzahl mit der maximal möglichen Rückwärmzahl wird dabei nach dem Nennluftstrom festgelegt. Bei bekannten Kondensationsrotoren beträgt die Rotorzahl regemäßig 10 Umdrehungen pro Minute. Wird eine geringere Rückwärmzahl benötigt, beispielsweise in der milden Übergangszeit, wird die Rotordrehzahl einfach reduziert, bis die Rückwärmzahl auf das notwendige Maß reduziert ist. Mit einer Regelung zum Zwecke einer Optimierung hat dies nichts zu tun. The heat recovery coefficient of such a generic rotor system results from several parameters, namely predominantly from the storage mass geometry, the storage mass surface, the rotor speed and the oncoming velocity. The rotor speed with the maximum possible Rückwärmzahl is determined according to the nominal air flow. In known condensation rotors, the number of rotors is 10 revolutions per minute. If a lower heat recovery coefficient is needed, for example in the mild transitional period, the rotor speed is simply reduced until the heat recovery coefficient is reduced to the necessary level. This has nothing to do with regulation for optimization.

In modernen Klimaanlagen werden regelmäßig auch die Luftmengen, die über das Rotorsystem gefahren werden, reduziert, wenn eine geringere Luftmenge benötigt bzw. angefordert wird. Auswirkungen auf die Rückwärmzahl werden dabei nicht berücksichtigt, da bis zum Erreichen einer bestimmten Drehzahl (Def: Wärmeüberdrehdrehzahl) gilt, dass die Rückwärmzahl bei der maximalen Rotordrehzahl mit reduzierter Luftmenge steigt und dabei der Druckabfall über das Rotorsystem sinkt, zumal die Anströmfläche gleich bleibt und die Luft entsprechend der reduzierten Luftmenge mehr Zeit für den Wärmeaustausch innerhalb der rotierenden Speichermasse zur Verfügung hat. In modern air conditioning systems, the air volumes that are driven through the rotor system are also regularly reduced, if a smaller amount of air is required or requested. Effects on the heat recovery coefficient are not taken into consideration, because until a certain speed (Def: heat overspeed), the heat recovery coefficient at the maximum rotor speed increases with reduced air volume and the pressure drop across the rotor system decreases, especially since the inflow surface remains the same and the Air according to the reduced amount of air has more time available for the heat exchange within the rotating storage mass.

Im Lichte der voranstehenden Ausführungen ist das bekannte Rotorsystem nicht hinreichend effizient. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Rotorsystem derart auszugestalten und weiterzubilden, dass es eine möglichst hohe Energieeffizienz aufweist. Ein entsprechendes Verfahren zur Beeinflussung der Drehzahl der Rotoreinheit eines solchen Rotorsystems soll ebenfalls angegeben werden. In the light of the above, the known rotor system is not sufficiently efficient. The invention is therefore based on the object, the known rotor system in such a way and further, that it has the highest possible energy efficiency. A corresponding method for influencing the rotational speed of the rotor unit of such a rotor system should also be specified.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Rotorsysteme mit höheren Rückwärmzahlen beim Nennluftstromvolumen ausgelegt werden, um eine möglichst hohe Energieeffizienz zu erreichen. Dies hat zur Folge, dass bei reduziertem Luftvolumenstrom und maximal geforderter Rotordrehzahl eine Situation erreicht werden kann, bei der die Wärmüberdrehdrehzahl, bei der die Wärmekapazität der den Rotor durchströmenden Luft nicht mehr ausreicht, die Rotorspeichermassenoberfläche vollständig für den Wärmetausch zu nutzen, unterhalb der ausgelegten Drehzahl für den maximalen Wärmerückgewinn liegt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Ein- bzw. Ausspeicherkapazität der Speichermasse des Rotors während der Passage eines Luftstroms größer ist als die Wärmespeicherkapazität der Luftmenge, die in der gleichen Zeit die rotierende Speichermasse passiert. Dies hat zur Folge, dass die Speichermasse nicht mehr ausreichend auf- bzw. entladen werden kann, wodurch die maximale Rückwärmzahl bei reduzierter Luftmenge begrenzt ist. The invention is based on the finding that rotor systems are designed with higher heat recovery rates at Nennluftstromvolumen to achieve the highest possible energy efficiency. This has the consequence that with reduced air volume flow and maximum required rotor speed, a situation can be achieved in which the heat-over speed at which the heat capacity of the air flowing through the rotor is no longer sufficient to fully utilize the rotor mass memory surface for the heat exchange, below the designed speed for the maximum heat recovery. This is due to the fact that the storage capacity of the storage mass of the rotor during the passage of an air flow is greater than the heat storage capacity of the amount of air that passes through the rotating storage mass at the same time. This has the consequence that the storage mass can no longer be sufficiently charged or discharged, whereby the maximum heat recovery coefficient is limited with reduced air volume.

Der Erfindung liegt die weitere Idee zugrunde, dass dann, wenn bei reduzierter Luftmenge der maximal mögliche Wärmerückgewinn gefordert wird, die Drehzahl des Rotors in Abhängigkeit des Luftvolumens soweit reduziert wird, bis die Wärmespeicherkapazität der rotierenden Wärmespeichermasse während der Passage durch einen Luftstrom wieder in dem Verhältnis zur Speicherkapazität der in dieser Zeit die rotierende Speichermasse durchströmenden Luft liegt, bei dem die maximal mögliche Rückwärmzahl erreicht wird. The invention is based on the further idea that when the maximum possible heat recovery is required with reduced air volume, the speed of the rotor is reduced as a function of the air volume until the heat storage capacity of the rotating heat storage mass during passage through an air flow back into the ratio the storage capacity of the air flowing through the rotating storage mass in this time is at which the maximum possible heat recovery coefficient is reached.

Im Konkreten ist die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist das bekannte Rotorsystem dadurch gekennzeichnet, dass bei verändertem Luftvolumenstrom zur Realisierung einer größtmöglichen Rückwärmzahl die Drehzahl des Rotors verändert wird, bis die Wärmespeicherkapazität der Rotoreinheit wieder in demjenigen Verhältnis zur Wärmespeicherkapazität des durchströmenden Luftvolumens liegt, bei der die maximal mögliche Rückwärmzahl vor der Veränderung des Luftvolumenstroms erreicht war. Specifically, the above object is achieved by the features of claim 1. Thereafter, the known rotor system is characterized in that when changing the air volume flow to realize a maximum Rückwärmzahl the speed of the rotor is changed until the heat storage capacity of the rotor unit is again in the ratio to the heat storage capacity of the air volume flowing through, in which the maximum possible heat recovery before the change of Air volume flow was reached.

Ein Verfahren zur Beeinflussung der Drehzahl der Rotoreinheit eines entsprechenden Rotorsystems ist durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 7 definiert. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei verändertem Luftvolumenstrom zur Realisierung einer größtmöglichen Rückwärmzahl die Drehzahl des Rotors verändert wird, bis die Wärmespeicherkapazität der Rotoreinheit wieder in demjenigen Verhältnis zur Wärmespeicherkapazität des durchströmenden Luftvolumens liegt, bei der die maximal mögliche Rückwärmzahl vor der Veränderung des Luftvolumenstroms erreicht war. A method for influencing the rotational speed of the rotor unit of a corresponding rotor system is defined by the features of the independent claim 7. The method is characterized in that when changing the air volume flow to realize a maximum Rückwärmzahl the speed of the rotor is changed until the heat storage capacity of the rotor unit is again in the ratio to the heat storage capacity of the air volume flowing through, at which the maximum possible heat recovery before the change in the air volume flow was.

Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 6 und 8, 9 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung. Danach ist es möglich, dass bei reduziertem Luftvolumenstrom die Drehzahl des Rotors solange reduziert wird, bis die maximal mögliche Rückwärmzahl erreicht wird. Entsprechend kann einer Kennlinie gefolgt werden. Die Veränderung der Drehzahl des Rotors kann entsprechend einer solchen – hinterlegten – Kennlinie erfolgen. The dependent claims 2 to 6 and 8, 9 relate to advantageous embodiments of the invention. Thereafter, it is possible that with reduced air flow rate, the speed of the rotor is reduced until the maximum possible heat recovery rate is reached. Accordingly, a characteristic can be followed. The change in the speed of the rotor can be done according to such - deposited - characteristic.

In ganz besonders vorteilhafter Weise erfolgt die Veränderung der Drehzahl des Rotors regelungstechnisch, wobei zur Regelung eine Sensorik mehrere ggf. unterschiedliche Sensoren umfasst. Die Sensorik kann Temperatursensoren zur Ermittlung der Rückwärmzahl sowohl in Bezug auf die Fortluft als auch in Bezug auf die Zuluft umfassen. Ebenso können Sensoren zur Ermittlung der Anströmgeschwindigkeit, der Rotordrehzahl, der Luftfeuchte, etc. vorgesehen sein, wobei durch eine geeignete Verknüpfung der durch die Sensoren gelieferten Parameter die Regelung erfolgt. In a particularly advantageous manner, the change in the rotational speed of the rotor is carried out by control technology, wherein for the control of a sensor includes a plurality of possibly different sensors. The sensors may include temperature sensors for determining the heat recovery coefficient both in relation to the exhaust air and with respect to the supply air. Likewise, sensors for determining the flow velocity, the rotor speed, the humidity, etc. may be provided, wherein by a suitable Linking of the parameters supplied by the sensors, the control takes place.

Ein entsprechendes Verfahren regelt die Drehzahl des Rotors bei reduziertem Luftvolumenstrom so lange, bis die maximal mögliche Rückwärmzahl erreicht wird, und zwar entsprechend hinterlegter Kennlinien oder regelungstechnisch unter Nutzung einer geeigneten Sensorik. A corresponding method regulates the rotational speed of the rotor with a reduced air volume flow until the maximum possible heat recovery coefficient is achieved, specifically according to stored characteristic curves or control technology using a suitable sensor system.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen There are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand to the claims subordinate to claim 1 and on the other hand to refer to the following explanation of a preferred embodiment of the invention with reference to the drawings. In conjunction with the explanation of the preferred embodiment of the invention with reference to the drawing, generally preferred embodiments and developments of the teaching are explained. In the drawing show

1 in einem schematischen Diagramm die Abhängigkeit der Rückwärmzahl in Prozent von der Rotordrehzahl in Umdrehungen pro Minute und 1 in a schematic diagram, the dependence of the heat recovery coefficient in percent of the rotor speed in revolutions per minute and

2 in einer schematischen Ansicht das Prinzip der erfindungsgemäßen Regelung. 2 in a schematic view, the principle of the inventive control.

Zur optimalen Nutzung der Wärmespeicherkapazität der hier in Rede stehenden Rotorsysteme muss eine Drehzahlregelung vor allem zwei Kriterien erfüllen. Zum einen ist ein großer Drehzahlbereich zur Nutzung eines möglichst großen Bereichs der Wärmespeicherkapazität der Rotorspeichermasse zur Wärmerückgewinnung erforderlich. Zum anderen ist ein lineares Verhältnis zwischen Rückwärmzahl und Steuersignal der Regelung wünschenswert. For optimal use of the heat storage capacity of the rotor systems in question here, a speed control must meet two criteria above all. On the one hand, a large speed range is required to utilize the largest possible area of the heat storage capacity of the rotor storage mass for heat recovery. On the other hand, a linear relationship between the heat recovery coefficient and the control signal of the control is desirable.

Wird im Winter die maximale Rückwärmzahl des Rotorsystems benötigt, so läuft das Rotorsystem, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, bei maximaler Umdrehung von beispielsweise 10 Umdrehungen pro Minute. Der diesbezügliche Zusammenhang ist in 1 gezeigt. If the maximum heat recovery coefficient of the rotor system is required in winter, the rotor system, as is known from the prior art, runs at maximum revolution of, for example, 10 revolutions per minute. The related context is in 1 shown.

Ein möglichst großer Drehzahlbereich ist vor allem in der Übergangszeit von Bedeutung, nämlich dann, wenn nur noch ein Teil der Wärmerückgewinnungsleistung des Rotorsystems benötigt wird. Die Darstellung in 1 zeigt deutlich, dass die Rückwärmzahl bei 1 bis 2 Umdrehungen pro Minute noch ca. 50 % der maximalen Rückwärmzahl beträgt. Für herkömmliche Antriebssysteme stellt dieser Bereich von 1 bis 2 Umdrehungen pro Minute die untere Grenze des Betriebsbereichs dar. Regelmäßig wird darunter in den sogenannten Intervallbetrieb geschaltet. Im Intervallbetrieb findet keine oder allenfalls eine geringe Wärmerückgewinnung statt. Um eine möglichst große Ausnutzung während der Übergangszeit zu erreichen, muss das Rotorsystem mit möglichst wenigen Umdrehungen pro Minute betrieben werden können. Lassen sich mit entsprechender Regelung geringste Drehzahlen, beispielsweise im Bereich von 0,05 Umdrehungen pro Minute, betreiben, kann eine nahezu maximale Ausnutzung der Wärmerückgewinnungskapazität auch im Übergangsbereich erreicht werden. The largest possible speed range is especially important in the transitional period, namely, when only a portion of the heat recovery performance of the rotor system is needed. The representation in 1 clearly shows that the heat recovery rate at 1 to 2 revolutions per minute is still about 50% of the maximum heat recovery coefficient. For conventional drive systems, this range of 1 to 2 revolutions per minute represents the lower limit of the operating range. Regularly, it is switched to the so-called interval mode. In intermittent operation, no or at most a low heat recovery takes place. In order to achieve the greatest possible utilization during the transitional period, the rotor system must be able to be operated with as few revolutions per minute as possible. If the lowest speeds, for example in the range of 0.05 revolutions per minute, can be operated with appropriate control, a virtually maximum utilization of the heat recovery capacity can also be achieved in the transition region.

2 zeigt im Schema die Funktionsweise des Rotorsystems, wonach der Rotor zwischen der Außenluft und der Raumluft wirkt, indem nämlich Außenluft durch die Rotormasse hindurch in den Raum geleitet und verbrauchte Raumluft vom Raum durch die Rotormasse hindurch als Fortluft nach Außen geleitet wird. Die Rotorspeichermasse wird von der Raumluft im Gegenstrom erwärmt und gibt die Wärme an die einströmende Außenluft ab. 2 shows in the diagram, the operation of the rotor system, according to which the rotor between the outside air and the room air acts by passing outside air through the rotor mass into the room and spent room air is passed from the room through the rotor mass as exhaust air to the outside. The rotor storage mass is heated by the room air in countercurrent and transfers the heat to the incoming outside air.

Gemäß Stand der Technik ist ein solches Rotorsystem beispielsweise für 10.000 m³/h ausgelegt. Eine maximale Rückwärmzahl liegt bei 85 % bei 10 Umdrehungen pro Minute. According to the prior art, such a rotor system is designed for example for 10,000 m ³ / h. A maximum heat recovery rate is 85% at 10 revolutions per minute.

Wird das Rotationssystem bei nur 50 % der maximalen Luftmenge betrieben, d.h. bei 5.000 m³/h, liegt die maximale Rückwärmzahl ebenfalls bei 10 Umdrehungen pro Minute. Ein optimaler Betrieb mit höchster Effizienz ist nicht realisiert. If the rotation system is operated at only 50% of the maximum air flow, ie at 5,000 m ³ / h, the maximum heat recovery rate is also 10 revolutions per minute. Optimum operation with maximum efficiency has not been realized.

Erfindungsgemäß verhält sich dies anders. Wird nämlich das zuvor beispielhaft definierte Rotorsystem bei nur 50 % der Luftmenge, d.h. beispielsweise bei 5.000 m³/h betrieben, ist die Wärmeüberdrehdrehzahl überschritten. Die Regelung erkennt dies anhand hinterlegter Kennlinien oder anhand einer „intelligenten“ Sensorik. Entsprechend dem Diagramm nach 1 liegt die Drehzahl für den maximalen Energierückgewinn nach entsprechender Anpassung unterhalb von 10 Umdrehungen pro Minute, wird nämlich die Drehzahl des Rotors solange reduziert, bis die maximal mögliche Rückwärmzahl erreicht ist, wie sie vor Veränderung des Luftvolumenstroms tatsächlich erreicht war. Eine entsprechende Anpassung führt zur Optimierung des Systems bei reduzierter Drehzahl, wodurch sich u.a. der Verschleiß reduziert. According to the invention, this behaves differently. If, in fact, the rotor system defined above by way of example is operated at only 50% of the air quantity, ie, for example, at 5,000 m ³ / h, the heat-over-speed is exceeded. The control recognizes this by means of stored characteristic curves or by means of an "intelligent" sensor system. According to the diagram below 1 if the maximum energy recovery speed is below 10 revolutions per minute after appropriate adjustment, the rotor speed will be reduced until the maximum possible heat recovery rate has been reached, as actually achieved before the air volume flow has changed. A corresponding adjustment leads to the optimization of the system at reduced speed, which, among other things, reduces wear.

Im Lichte der Erfindung ist es außerdem möglich, die Masse der Rotoreinheit bei gleicher Effizienz zu reduzieren, wodurch sich wiederum der Bauraum des Rotorsystems reduzieren lässt. Wenn die Rotoreinheit eine geringere Masse hat, reduziert sich der Materialaufwand und reduzieren sich die Kosten entsprechend. In the light of the invention, it is also possible to reduce the mass of the rotor unit with the same efficiency, which in turn can reduce the space of the rotor system. If the rotor unit has a lower mass, the cost of materials is reduced and the costs are reduced accordingly.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lehre wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen. With regard to further advantageous embodiments of the teaching of the invention is to avoid repetition on the general Part of the description and to the appended claims.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lehre lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dient, diese jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel einschränkt. Finally, it should be expressly understood that the above-described embodiment of the teaching of the invention is only for the purpose of discussion of the claimed teaching, but does not limit the embodiment.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009030532 B4 [0003]
DE 2935695 A1 [0006]

Claims

Regenerative rotor system for recovery in the exhaust air of ventilation systems contained heat energy, comprising a housing and a rotatably mounted in the housing rotor unit for flowing at least two air streams, preferably in countercurrent, due to a pressure gradient, wherein a heat transfer from the one air stream to the rotor storage mass and the rotor storage mass takes place on the other air flow, while the rotor unit rotates and wherein the one air flow flows from one side into the housing and through the rotor storage mass on the opposite side out of the housing, characterized in that at a changed air volume flow to realize a maximum possible Rückwärmzahl the speed of the rotor is changed until the heat storage capacity of the rotor unit is again in the ratio to the heat storage capacity of the air volume flowing through, in which the maximum möglic Heh heat number before the change of the air volume flow was reached.

Rotor system according to claim 1, characterized in that it is the exhaust air and supply air in the two air streams, that the pressure gradient prevails between the exhaust air side and the supply air side, wherein the housing may have flow connections, so that the supply air from the supply air side via the one flow connection into the housing, flows through the rotor storage mass and through the other housing connection to the exhaust side of the housing out.

Rotor system according to claim 1 or 2, characterized in that at reduced air flow rate, the speed of the rotor is reduced until the maximum possible heat recovery rate is reached.

Rotor system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the change in the rotational speed of the rotor takes place according stored characteristic.

Rotor system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the change in the rotational speed of the rotor is carried out by control technology.

Rotor system according to claim 5, characterized in that a sensor is provided for the control, which may comprise one or more sensors.

Rotor system according to claim 6, characterized in that the sensors may have different sensors, such as temperature sensors, speed measuring sensors, humidity sensors, Anströmgeschwindigkeitsmesssensoren, etc., the sensor used to determine the heat recovery coefficient both in terms of the exhaust air and with respect to the supply air, namely for both air streams.

A method for influencing the rotational speed of the rotor unit of a regenerative rotor system for recovering in the exhaust air ventilation systems contained heat energy, wherein the rotor system comprises a housing and a rotatably mounted in the housing rotor unit for flowing through at least two air streams, preferably in countercurrent, due to a pressure gradient, wherein a transfer of heat from the one air stream to the rotor storage mass and from the rotor storage mass to the other air stream takes place while the rotor unit is rotating and the one airflow flows out of the housing from one side into the housing and through the rotor storage mass on the opposite side, in particular for use in a rotor system according to one of claims 1 to 7, characterized in that when changing the air volume flow to realize a maximum Rückwärmzahl the speed of the rotor is changed until the Wä Rmespeicherkapazität the rotor unit is again in that ratio to the heat storage capacity of the air volume flowing through, in which the maximum possible heat recovery rate was reached before the change in the air volume flow.

A method according to claim 7, characterized in that at reduced air flow rate, the speed of the rotor is reduced until the maximum possible heat recovery rate is reached.

A method according to claim 8 or 9, characterized in that the change in the rotational speed of the rotor according to stored characteristic curve or control technology is carried out using a sensor.